Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб підвищення показників якості доменного коксу шляхом розбризкування на шматки коксу при температурі 20-50 °C водного розчину тетраборату, вибраного з ряду: тетраборат натрію, тетраборат калію, тетраборат кальцію з додаванням поверхнево-активної речовини, який відрізняється тим, що як поверхнево-активну речовину використовують цетилтриметиламоній бромід.

Текст

Реферат: Спосіб підвищення показників якості доменного коксу шляхом розбризкування на шматки коксу при температурі 20-50 °C водного розчину тетраборату, вибраного з ряду: тетраборат натрію, тетраборат калію, тетраборат кальцію з додаванням поверхнево-активної речовини. Як поверхнево-активну речовину використовують цетилтриметиламоній бромід. UA 80792 U (54) СПОСІБ ПІДВИЩЕННЯ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ ДОМЕННОГО КОКСУ UA 80792 U UA 80792 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузей коксохімічного і доменного виробництв. Якість коксу, що використовується у металургії, повинна відповідати міжнародним стандартам за наступними показниками: CSR - міцність коксу після реакції з СО2 та CRI - індекс реактивності коксу. Показники CSR та CRI визначаються за стандартом ASTM D5341-99. У коксохімічному виробництві підвищення основних якісних показників коксу (CSR та CRI) досягають, головним чином, за допомогою використання різних прийомів підготовки вугільної шихти: варіювання її марочного складу, трамбування, брикетування, термообробки і обробки різними органічними і неорганічними добавками. Крім того, змінюють умови коксування: швидкість процесу, розмір пічних камер та ін. Однак, ефективність таких прийомів низька через обмежену можливість вибору марок вугілля для підготовки шихти необхідної якості, обумовлену дефіцитом високоякісного вугілля для коксування, а також через неможливість за допомогою цих прийомів досягти показників міцності і індексу реактивності коксу, що відповідають міжнародним стандартам. Більш простими і ефективними у цьому плані є технології покращення показників CSR та CRI шляхом хімічної обробки готового коксу різними речовинами. Відомий спосіб покращення показників якості доменного коксу, що базується на обробці шматків коксу при температурі 20-50 °C водним розчином тетраборату, вибраного з ряду: тетраборат натрію, тетраборат калію, тетраборат кальцію [1]. При цьому досягається дезактивація коксу щодо реакцій з окислювальними газами за рахунок утворення при нагріванні у доменній печі захисної плівки з розплавлених боратів. Недоліком відомого способу є недостатня ефективність використання можливостей тетраборатів для підвищення якісних показників, обумовлена гідрофобністю поверхні коксу. Це призводить до того, що при обробці краплі розчину тетраборату стікають з поверхні коксу, в зв'язку з цим не досягається повне покриття поверхні молекулами реагенту. Найближчим до пропонованого способу по суті і досягнутим результатам є вибраний як прототип відомий спосіб обробки доменного коксу, який включає розбризкування на шматки коксу при температурі 20-50 °C водного розчину тетраборату, вибраного з ряду: тетраборат натрію, тетраборат калію, тетраборат кальцію [2]. Згідно з відомим способом, до водного розчину тетраборату додають неіоногенну поверхнево-активну речовину (ПАР), за яку використовують моно- і діалкільні ефіри поліетиленгліколю марки "ДБ" або моноалкільні ефіри поліетиленгліколю марки "ОП-10". До недоліків відомого способу належить недостатнє зниження індексу реактивності коксу CRI та підвищення міцності коксу після реакції з СО2, обумовлене використанням для змочування поверхні коксу неіоногенної ПАР. В основу корисної моделі поставлено задачу покращення якісних показників доменного коксу шляхом обробки шматків коксу при температурі 20-50 °C водним розчином тетраборату, вибраного з ряду: тетраборат натрію, тетраборат калію, тетраборат кальцію з іоногенною поверхнево-активною речовиною, що забезпечує максимально можливе покриття шматків коксу молекулами тетраборатів натрію, калію, кальцію з утворенням міцного захисного шару. При цьому досягається підвищення міцності коксу після реакції з СО 2 (CSR) і зниження його індексу реактивності (CRI). Поставлена задача вирішується тим, що заявлено новий спосіб підвищення якісних характеристик доменного коксу шляхом розбризкування на шматки коксу при температурі 2050 °C 7 % розчину тетраборату, вибраного з ряду: тетраборат натрію, тетраборат калію, тетраборат кальцію, в який додано іоногенну ПАР - конкретно цетилтриметиламоній бромід + ("ЦТАБ") формули ([С16Н33N(СН3)3] Вr‾) у кількості 0,0035-0,0070 % (мас.) у перерахунку на кокс. "ЦТАБ" є ефективним, безпечним і доступним в Україні. Між сукупністю ознак корисної моделі і технічним результатом, якого досягають при її реалізації існує причино-наслідковий зв'язок. Згідно зі способом, що заявляється, у водний розчин тетраборатів натрію, калію, кальцію вводять іоногенну ПАР - цетилтриметиламоній бромід, яка відповідає основним вимогам, обумовленим виробничим процесом: забезпечує швидке і повне змочування шматків коксу розчином тетраборатів натрію, калію, кальцію, що призводить до поліпшення якості коксу, зокрема, за показниками CSR та CRI, є безпечною для навколишнього середовища. ПАР - це хімічні сполуки, які знижують поверхневий натяг води. Молекули іоногенної ПАР можуть взаємодіяти з електролітами, зокрема з тетраборатами. Чим міцніше зв'язок ПАР тетраборат, тим щонайбільше знижується поверхневий натяг розчинів. Поверхнево-активною формою іоногенних ПАР у водному розчині є катіон. Взаємодія катіона ПАР з борвмісними 2 аніонами НВ4О7ˉ й В4О7 ˉ у розчині може сприяти міцному утриманню цих аніонів на поверхні коксу. 1 UA 80792 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Добавка "ЦТАБ" до водних розчинів тетраборатів сприяє істотному зниженню їх + поверхневого натягу, що обумовлено взаємодією катіону цетилтриметиламонію [C16H33N(СН3)3] 2 з аніонами НВ4О7ˉ і В4О7 ˉ, які є похідними слабкої тетраборної кислоти, на відміну від аніона + Вrˉ, який є похідним сильної кислоти НВr. Утворення сполуки типу [С16Н33N(СН3)3] НВ4О7ˉ призводить до блокування позитивного заряду в поверхневому шарі і зменшенню величини електростатичної складової поверхневого бар'єру, який для іоногенних ПАР є великим. Це сприяє виходу в поверхневий шар додаткової кількості ПАР ("ЦТАБ") і суттєвому зменшенню, внаслідок цього, величини поверхневого натягу між краплею розчину тетраборату і поверхнею коксу, а також більш швидкому і рівномірному розподілу крапель розчину по поверхні коксу і більш глибокому їх проникненню у його об'єм. Наслідком цього є зменшення можливості відриву крапель розчину тетраборату з поверхні коксу. Завдяки цьому на поверхні і всередині коксу утворюється рівномірний, міцний захисний шар, що сприяє покращенню якісних показників коксу. Кокс, одержаний за пропонованим способом з використанням як ПАР "ЦТАБ" характеризується більшою міцністю (CSR) після реакції з СО2 та меншим індексом реактивності (CRI): CSR збільшується на 8,8-19,9 % (відносних)* (*Примітка: % (відносних) - це відношення абсолютного збільшення (зменшення) величини показника до його вихідної величини, помножене на 100 %) у порівнянні з вихідним коксом і на 6,9-12,9 % (відносних) у порівнянні з прототипом, a CRI у порівнянні з вихідним коксом зменшується на 7,6-16,8 % (відносних) і на 8,1-13,7 % (відносних) у порівнянні з прототипом. Поліпшення якісних показників коксу (CSR та CRI) дозволяє знизити його витрати у доменному виробництві. Спосіб підвищення показників якості доменного коксу, що заявляється, реалізується наступним чином. Після вивантаження з коксової печі, гасіння та сортування шматки доменного коксу, які мають температуру 20-50 °C та знаходяться у бункері, обробляють розбризкуванням розчину тетраборату, в який додано "ЦТАБ". Водний розчин тетраборату 7 % концентрації для обробки коксу готують змішуванням розрахованої маси тетраборату та об'єму води у технологічній ємності. Після цього до розчину тетраборату додають розраховану кількість "ЦТАБ" та перемішують. Для обробки коксу використовують такий об'єм приготованого розчину, щоб кількість сухого тетраборату в коксі становила 0,25 % (мас.), а ЦТАБ - 0,0035-0,0070 % (мас.) у перерахунку на кокс. Розчин тетраборату з ЦТАБ на поверхню шматків коксу наносять шляхом розбризкування розрахованої кількості розчину через форсунки за допомогою насоса. Конкретні приклади реалізації способу. Заявлений спосіб обробки доменного коксу було випробувано на двох зразках коксу Макіївського коксохімічного заводу (ПАТ "Макіївкокс"). Для обробки коксу готували водні розчини тетраборатів натрію, калію або кальцію необхідної концентрації, в які додавали "ЦТАБ" (ТУ 6-09-13-452). На поверхню шматків коксу наносили розраховану кількість розчину шляхом розбризкування через форсунки. Визначення якісних показників коксу CSR та CRI виконували згідно зі стандартом ASTM D5341-99. Обробці підлягали зразки доменного коксу з такими показниками якості: проба № 1-CSR=52,2 %, CRI=34,7 %, проба № 2-CSR=48, 8 %, CRI=37,0 %. 2 UA 80792 U Таблиця 1 Вплив обробки доменного коксу (проба № 1) тетраборатами та "ЦТАБ" на показники CSR та CRI Приклади 1 2 3 4 5 6 7 5 10 15 Кількість Проба коксу, оброблена Кількість ПАР, тетраборату, розчином % (мас.) % (мас.) Без обробки Тетраборат Na та "ОП0,25 0,0070 10» Тетраборат К та "ОППрототип 0,25 0,0070 10» Тетраборат Са та "ОП0,25 0,0070 10» Тетраборат Na та 0,25 0,0070 "ЦТАБ» Тетраборат К та Заявлений 0,25 0,0070 "ЦТАБ» Тетраборат Са та 0,25 0,0070 "ЦТАБ» Спосіб Показники якості коксу, % CSR CRI 52,2 34,7 53,5 33,4 53,9 33,0 53,2 34,0 57,2 30,7 58,7 29,8 56,9 31,1 У таблиці 1 представлено результати випробувань зразків коксу проби № 1 з визначенням показників CSR та CRI: необроблений кокс (приклад 1), дослідні зразки коксу (приклади 2-7). Зразки за прикладами 2-4 - кокс, оброблений розчинами тетраборатів натрію, калію та кальцію, із розрахунку 35 л/т 7 % водного розчину, тобто 0,25 % (мас.) тетраборатів у перерахунку на кокс, а також 0,2 % "ОП-10", що у перерахунку на кокс становить 0,0070 % (мас.) згідно з умовами прототипу. Зразки за прикладом 5-7 - кокс, оброблений розчинами тетраборатів натрію, калію та кальцію із розрахунку 35 л/т 7 %-го водного розчину, тобто 0,25 % (мас.) тетраборату у перерахунку на кокс, у який додано 0,2 % "ЦТАБ", що у перерахунку на кокс становить 0,0070 % (мас.). Як видно із даних Табл. 1, обробка доменного коксу, який має низьку міцність після реакції (CSR=52,2 %) і високий індекс реактивності (CRI=34,7 %), розчинами тетраборатів натрію, калію, кальцію з ЦТАБ сприяє підвищенню на 9,0-12,5 % (відн.) показника CSR та зниженню CRI на 10,4-14,1 % (відн.) у порівнянні з вихідним коксом. Обробка того ж коксу за умовами відомого способу-прототипу щонайменше - на 2,0-3,3 % (відн.) підвищує показник CSR та на 2,0-5,0 % (відн.) знижує показник CRI у порівнянні з показниками CSR та CRI вихідного коксу. Таблиця 2 Вплив обробки коксу (проба № 2) тетраборатом натрію та "ЦТАБ" на і показники CSR та CRI Приклади Спосіб 8 9 10 11 12 Прототип Заявлений Проба коксу, оброблена розчином Без обробки Тетраборат Na та "ОП-10» Тетраборат Na та "ЦТАБ» Кількість Кількість ПАР, тетраборату % (мас.) Na, % (мас.) 0,25 0,0035 0,25 0,0070 0,25 0,0035 0,25 0,0070 Показники якості коксу, % CSR CRI 48,8 37,0 49,7 36,5 51,8 35,0 56,0 31,5 58,5 30,8 20 25 У таблиці 2 представлено результати випробувань зразків коксу проби № 2 з визначенням показників CSR та CRI: необроблений кокс (приклад 8), дослідні зразки коксу (приклади 9 і 10) кокс, оброблений розчином тетраборату натрію із розрахунку 35 л/т 7 % водного розчину, тобто 0,25 % (мас.) тетраборату натрію у перерахунку на кокс, а також 0,1 % "ОП-10" за прикладом 9 та 0,2 % "ОП-10" за прикладом 10, що у перерахунку на кокс становить відповідно 0,0035 % (мас.) та 0,0070 % (мас.) згідно з умовами прототипу. 3 UA 80792 U 5 10 15 20 Зразки коксу за прикладами 11, 12 оброблені такою ж кількістю розчину тетраборату натрію, що і зразки 9, 10, тільки в розчин замість "ОП-10" додано "ЦТАБ" у кількості, що становить у перерахунку на кокс: 0,0035 % (мас.) за прикладом 11 та 0,0070 % (мас.) за прикладом 12. За даними таблиці 2, обробка розчином тетраборату натрію з "ЦТАБ" доменного коксу, який має низьку міцність після реакції з СO2 (CSR=48,8 %) і високий індекс реактивності (CRI=36,5 %), призводить до підвищення на 14,8-19,9 % (відн.) показника CSR та зниження показника CRI на 14,9-16,8 % (відн.) у порівнянні з вихідним коксом (приклади 11, 12). Обробка того ж коксу розчином тетраборату натрію з "ОП-10" за умовами відомого способу-прототипу незначно - на 1,8-6,1 % (відн.) підвищує показник CSR та на 1,4-5,4 % (відн.) знижує показник CRI у порівнянні з цими ж показниками вихідного коксу (приклади 9, 10). Отже, в результаті використання у запропонованому способі як ПАР "ЦТАБ" у порівнянні з відомим способом-прототипом: - підвищено міцність коксу після реакції з СО2 (CSR) на 6,9-12,9 % (відн.); - знижено індекс реактивності (CRI) на 8,1-13,7 % (відн.); - отримано кокс, який відповідає міжнародним стандартам за показниками якості CSR > 5570 % і CRI ≤ 30-22 %. - підвищено економічність процесу виплавки чавуну за рахунок використання більш якісного коксу за показниками CSR та CRI, що дозволяє знизити витрати коксу і знизити собівартість отримання кожної тонни чавуну. Джерела інформації: 1. Пат. України на корисну модель № 23560, МПК C10L9/10, 2007, Бюл. № 7 2. Пат. України на корисну модель № 31186 МПК C10L 9/00, 2008, Бюл. № 6. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб підвищення показників якості доменного коксу шляхом розбризкування на шматки коксу при температурі 20-50 °C водного розчину тетраборату, вибраного з ряду: тетраборат натрію, тетраборат калію, тетраборат кальцію з додаванням поверхнево-активної речовини, який відрізняється тим, що як поверхнево-активну речовину використовують цетилтриметиламоній бромід. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for increasing of furnace coke quality characteristics

Автори англійською

Simonova Valentyna Vladyslavivna, Khilko Svitlana Leonidivna, Shendrik Tetiana Heorhiivna, Zolotariov Ivan Vasyliovych

Назва патенту російською

Способ повышения показателей качества доменного кокса

Автори російською

Симонова Валентина Владиславовна, Хилько Светлана Леонидовна, Шендрик Татьяна Георгиевна, Золотарёв Иван Васильевич

МПК / Мітки

МПК: C10L 9/02

Мітки: підвищення, коксу, якості, спосіб, доменного, показників

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-80792-sposib-pidvishhennya-pokaznikiv-yakosti-domennogo-koksu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб підвищення показників якості доменного коксу</a>

Подібні патенти